[发明专利]用于核反应堆的吸收棒组件和吸收棒

说明书

本发明涉及一种吸收棒组件，包括至少第一吸收组件(22)和第二吸收组件(24)，其中每个组件分别包括中子吸收元件(20)，其中每个所述第一吸收组件(22)和所述第二吸收组件(24)的吸收元件(20)由选自中子吸收材料组中的相同材料或相同材料组合制成，所述中子吸收材料组由第一铪酸铕、第二铪酸铕、第一铪酸钐、第二铪酸钐、碳化铪和六硼化钐组成，其中第一吸收组件(22)的吸收元件(20)具有不同于第二吸收组件(24)的吸收元件(20)的横截面结构。

技术领域

本发明涉及用于压水核反应堆的吸收簇的领域。

背景技术

压水反应堆(PWR)包括一个堆芯，该堆芯包括并置在反应堆容器中的多个核燃料组件。

核燃料组件包括插入支撑结构中的一束燃料棒，其中支撑结构包括下嘴和上嘴，燃料棒布置在下嘴和上嘴，连接下端和上端的导管以及固定在导管上并沿上、下嘴之间的导管分布的定位栅格，其中定位格架保持住燃料棒。

导管的目的是确保支撑结构的刚性，并使用于缓和核反应堆堆芯反应性的中子吸收棒插入核燃料组件。

吸收棒的上端通过支撑件连接在一起。由支撑件和由支撑件支撑的吸收棒束形成的组件称为吸收簇。支撑件通常具有星形形状，有时被称为蜘蛛形(spider)，或者具有称为支撑板或板的大体上为正方形的穿孔形式。

可以提供也被称为控制簇或调节簇的移动吸收簇，其中的每一个吸收簇通过其各自的蜘蛛形悬挂至核反应堆的簇控制机构的控制棒上，并且在反应堆的正常操作期间是垂直可移动的以在核燃料组件的导管中或多或少地延伸降低它们的吸收棒以调节核反应堆堆芯的反应性。

提升这些控制簇以增加核反应堆堆芯的反应性或降低所述控制簇以降低核反应堆堆芯的反应性。

这些控制簇与控制棒分离，以快速并完全降低吸收棒进入核燃料组件以停止核反应堆。

可以在核反应堆堆芯的不同区域提供不同类型的控制簇，例如高吸收性控制簇或黑色簇，以及较少的吸收性控制簇或灰色簇。吸收灰色簇通常具有其吸收性适合于所需水平的吸收棒，并且通常是由钢制成的惰性棒。

也可以提供固定的吸收簇，在核反应堆的正常操作期间，在期望限制堆芯反应性的区域内，由支撑板支承的杆保持插在相应的核燃料组件中。

例如，这种固定的吸收簇布置在位于核反应堆堆芯外围的核燃料组件中，以减少中子活性并限制容器的辐射。

固定的吸收簇具有吸收性能适应于所需水平的吸收棒，并且可以是具有通常呈短钢棒形式的惰性棒。

无论吸收簇是固定的还是可移动的，其吸收棒通常包括管护套和由中子吸收材料制成的圆柱形吸收元件堆叠形成的吸收柱。吸收元件通常以圆柱形芯块的形式提供，其高度为10至20mm，直径为7至9mm，或者以若干节圆柱形棒的形式提供，其截面直径基本上与芯块一样，其长度可达几厘米甚至几米，即吸收柱的总长度。在某些情况下，吸收棒可以直接由无护套棒构成并直接由吸收材料制成。

吸收簇的吸收棒的吸收柱的高度至少等于包含在燃料棒中的可裂变材料柱的高度，以允许当完全插入核反应堆堆芯时通过固定吸收簇和移动吸收簇的吸收柱完全回收可裂变材料柱。

固定吸收簇的吸收棒通常由含有玻璃化硼硅盐的管形钢套组成。

可以使用的护套式吸收棒，其包括由银-铟-镉(SIC)制成的吸收元件、由钛酸镝制成的吸收元件、由铪酸镝制成的吸收元件和/或由碳化硼(B₄C)制成的吸收元件，或使用用于移动吸收簇的铪基无护套吸收棒。

特别地，可以使用包含在吸收棒下部由银-铟-镉(SIC)制成的吸收元件和在吸收棒上部由碳化硼(B₄C)制成的吸收元件的吸收棒。